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蔡司的各类测头对测量的区别

来访:
时间: 2021-07-16 16:02:11

   三维光学测头有不同的分类,比如点光源、线光源、面光源,不同的测头其应用场合有显著区别。大家将光学测头的应用大致分成两类:表面数字化和三维测量。有人不禁会有疑问:表面数字化和三维测量不是一回事吗?其实,区分两种应用的关键在于是否生成数字表面模型 (Digital Surface Model),也就是大家常说的点云或是三角网格。

  当然在很多实际应用当中,生成的数字表面模型后续也会用于表面或特征元素测量,但这种测量模式是基于数字化后的零件模型,与传统的直接测量特征元素还是有根本区别。

  对于表面数字化,其目的是要获取零件表面轮廓,这就需要大量获取轮廓的空间点坐标。而对于接触式测头来说,一个一个点逐次获取的方式是无法胜任百万数量级点数的要求的,哪怕是连续扫描测头,也只是通过测头不离开零件表面的方式来提高取点速度,本质上还是单点采集。

  这类应用当中,线光源和面光源测头就很好弥补了接触式测头的不足,线扫描测头通过一条由若干点的激光在工件表面移动,即可扫描出一片区域;而面拍照测头则是通过一组编码的光线栅格,一次性获取一个特定大小区域内的点云。 在得到了数字化表面模型后,用户可以把数据用于各种目的,比如和CAD模型做对比,获取零件整体/局部轮廓的偏差,三维尺寸测量或者逆向工程等等。

  但是这种测量方式用于尺寸与行为公差测量时,通常无法符合测量工艺流程的要求(如建立测量基准、选择元素拟合方法、选取评价参考等等)。但是,有的零件或出于零件特殊性,如软性材质、不允许接触的表面、微小特征等,或出于测量效率的要求,确实需要非接触式测量。对于此类应用,点光源测头也很好弥补了接触式测头的不足。

  其实,光学测头相比接触式测头还有另一方面的优势。接触式测头采点时,测头记录的是测球中心的空间坐标,然后根据测球半径来进行补偿,得出实际点的坐标。但当测量特定位置的三维曲线时,如果不按照测点的法线方向去采点,会存在半径补偿余弦误差;而如果按照测点的法线方向去采点,又会产生实际测点位置出现偏差的情况。这种情形在测量透平叶片时尤为常见。

  非接触式光学测头直接利用光点的反射信号来获取被测点的坐标,不存在半径补偿的环节,因此能够完全杜绝余弦误差产生的源头。再者,在测量易变性零件时,虽然测力不大,但零件还是会在力的作用下造成一定变形(例如下图中的薄叶片,测量顶部截面时,叶盆时叶片受到测力影响朝叶背方向弯曲,反之亦然)。

  虽然弯曲变形量不大,但是考虑到叶片本身极薄,其相对变形量还是非常可观的,会对得出的轮廓度与位置度都造成非常大的影响。

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